La avería en los diodos con polarización inversa ocurre cuando el voltaje aplicado a través del diodo en la dirección inversa excede un valor crítico. Este fenómeno se asocia comúnmente con dos tipos de mecanismos de avería: avería Zener y avalancha.
1. Desglose Zener:
- Mecanismo:
- Efecto Zener: La ruptura Zener se produce en diodos fuertemente dopados, donde el campo eléctrico a través de la región de agotamiento se vuelve lo suficientemente fuerte como para causar la generación de pares electrón-hueco por el efecto Zener.
- Túnel cuántico: los electrones obtienen suficiente energía para atravesar la barrera potencial de la región de agotamiento, creando una avalancha de portadores de carga.
- Nivel de voltaje:
- Voltaje constante: la ruptura Zener generalmente ocurre a un voltaje relativamente constante conocido como voltaje Zener (��VZ).
- Avería controlada: en los diodos Zener, que están diseñados para una avería controlada, los niveles de dopaje se controlan con precisión para lograr el voltaje Zener deseado.
- Aplicaciones:
- Regulación de voltaje: la ruptura Zener se utiliza en diodos Zener para aplicaciones como la regulación de voltaje, donde se requiere una referencia de voltaje estable.
2. Desglose de avalanchas:
- Mecanismo:
- Ionización de impacto: La ruptura de avalancha se produce en diodos ligeramente dopados. Cuando se aplica un voltaje de polarización inversa, los portadores de carga obtienen energía del campo eléctrico, chocan con los átomos y generan portadores de carga adicionales a través de la ionización por impacto.
- Efecto de avalancha: el proceso crea un efecto de avalancha, lo que lleva a un rápido aumento en el número de portadores de carga.
- Nivel de voltaje:
- Voltaje variable: a diferencia de la ruptura Zener, el voltaje al que se produce la ruptura por avalancha no es fijo. Depende de la concentración de dopaje, la temperatura y otros factores.
- Avería incontrolada: la avería por avalancha generalmente está menos controlada que la avería Zener y puede ocurrir con voltajes más altos.
- Aplicaciones:
- Fotodiodos y fotodiodos de avalancha: la descomposición de avalancha se utiliza intencionalmente en fotodiodos de avalancha para amplificar la fotocorriente en los fotodetectores.
3. Factores de voltaje de ruptura:
- Nivel de dopaje: La concentración de dopaje afecta significativamente el voltaje de ruptura. Los niveles más altos de dopaje dan como resultado voltajes de ruptura más bajos.
- Temperatura: La tensión de ruptura depende de la temperatura. Un aumento de temperatura puede provocar un aumento de la tensión de ruptura.
- Voltaje de polarización inversa: a medida que aumenta el voltaje de polarización inversa, el campo eléctrico en la región de agotamiento se intensifica, lo que aumenta la probabilidad de avería.
4. Consecuencias de una avería:
- Flujo de corriente: cuando se produce una falla, un aumento repentino en la corriente fluye a través del diodo.
- Daños potenciales: Si no se controla, la avería puede provocar una corriente excesiva y posibles daños al diodo o a todo el circuito.
5. Conclusión:
La avería de los diodos con polarización inversa, ya sean Zener o de avalancha, es el resultado de que el campo eléctrico en la región de agotamiento alcanza un nivel crítico. Comprender los mecanismos de ruptura es crucial para diseñar circuitos que utilicen la ruptura para aplicaciones específicas, como regulación de voltaje o fotodetección. Sin embargo, se debe tener cuidado para evitar una avería incontrolada, que puede tener consecuencias indeseables, incluido un posible daño al diodo y a los circuitos circundantes.
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